可編程控制器的功能指令

1、PLC課程論文題 目： 可編程控制器的功能指令 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 院 系： 物理與電子工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 年級(jí)、班： 指導(dǎo)教師： 2016 年 1月 10 日可編程控制器的功能指令PLC是由取代繼電器控制開(kāi)始產(chǎn)生、發(fā)展起來(lái)的，且早期的PLC絕大部分用于順序控制，于是許多人習(xí)慣于把PLC看作是繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的集合，把PLC的作用局限于等同繼電接觸器控制系統(tǒng)、順控器等。其實(shí)，PLC就是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)分支，大型PLC系統(tǒng)就是當(dāng)代較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。小型PLC由于運(yùn)算速度較低及存貯容量較小，使其功能受到限制，但為了使PLC在其基

2、本邏輯功能、順序步進(jìn)功能之外具有更進(jìn)一步的特殊功能，以盡可能多地滿足PLC用戶的特殊要求，從80年代開(kāi)始，PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令（Functional Instruction）或稱為應(yīng)用指令（Applied Instruction）。這些功能指令實(shí)際上就是一個(gè)個(gè)功能不同的子程序。隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，小型PLC的運(yùn)算速度、存貯量不斷增加，其指令的功能也越來(lái)越強(qiáng)。許多工程技術(shù)人員以前不敢想象的功能，通過(guò)功能指令就能容易實(shí)現(xiàn)，從而大大提高了PLC的實(shí)用價(jià)值。一般來(lái)說(shuō)功能指令可以分以下幾類(lèi)：(1) 程序流控制。(2) 傳送與比較。(3) 算術(shù)與邏輯運(yùn)算。(4) 移位與循環(huán)移

3、位。(5) 數(shù)據(jù)處理。(6) 高速處理。(7) 方便命令。(8) 外部輸入輸出處理。(9) 外部設(shè)備通訊。4.1 功能指令通則4.1.1 功能指令的表現(xiàn)形式表4-1 功能指令的表現(xiàn)形式表MEAN FNC45(P) (16)Mean操作元件：K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、ZN=164步數(shù)：MEAN、MEAN(P) 7步MEAN：指令助記符 FNC45：功能號(hào)（P）：脈沖執(zhí)行功能 （16）：只能做16bit操作 （16/32）：16或32bit操作功能指令按功能號(hào)（FNC00FNC99）編排，每條功能指令都有一助記符。某些功能指令只需指定功能號(hào)即可，但許多功能指令在指定功能號(hào)的同時(shí)還必須

4、指定操作數(shù)。這是取平均值的指令。圖中S·指取值首元件。n指定取值個(gè)數(shù)。D·指定計(jì)算結(jié)果存放地址。S：（SOURSE）源操作數(shù)。若可使用變址功能時(shí),表達(dá)為S·。有時(shí)源操作數(shù)不止一個(gè)，可用S1·、S2·表示。D：（DESTINATION）目標(biāo)操作數(shù)。若可使用變址功能時(shí)，表達(dá)為D·。目標(biāo)不止一個(gè)時(shí)用D1·D2·表示。m、n其它操作數(shù)。常常用來(lái)表示數(shù)制（十進(jìn)制、十六進(jìn)制等）或制作源和目標(biāo)的補(bǔ)充注釋。需注釋的項(xiàng)目多時(shí)也可采用m1、m2等方式。功能指令的功能號(hào)助記符占一個(gè)程序步，操作數(shù)占2或4個(gè)程序步，取決于指令是16bit還

5、是32bit的。注意，某些功能指令在整個(gè)程序中只能出現(xiàn)一次，即使用跳轉(zhuǎn)指令使其分別處于兩個(gè)不可能同時(shí)執(zhí)行的程序中也不允許，但可利用變址寄存器多次改變其操作數(shù)。4.1.2 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度及指令的執(zhí)行形式116bit和32bit功能指令可處理16bit的數(shù)據(jù)和32bit數(shù)據(jù)。功能指令中附有符號(hào)（D）表示處理32bit數(shù)據(jù)。如（D）MOV、FNC（D）12、FNC12（D）。處理32bit數(shù)據(jù)時(shí)，用元件號(hào)相鄰的兩元件組成元件對(duì)。元件對(duì)的首元件號(hào)用奇數(shù)偶數(shù)均可。但為避免錯(cuò)誤，元件對(duì)的首元件建議統(tǒng)一用偶數(shù)編號(hào)。32bit計(jì)數(shù)器（C200C255）不能用作16bit指令的操作數(shù)。2連續(xù)執(zhí)行/脈沖執(zhí)行助記符后附的

6、（P）符號(hào)表示脈沖執(zhí)行。（P）和（D）可同時(shí)使用，如（D）MOV(P)。上圖所示功能指令僅在X0由OFF變?yōu)镺N時(shí)執(zhí)行。在不需要每個(gè)掃描周期都執(zhí)行時(shí)，用脈沖執(zhí)行方式可縮短程序處理周期。上圖程序是連續(xù)執(zhí)行方式的例子。當(dāng)X1為ON狀態(tài)時(shí)上述指令在每個(gè)掃描周期都被重復(fù)執(zhí)行。某些指令，例如XCH、INC、DEC等，用連續(xù)執(zhí)行方式時(shí)要特別留意，這些指令用“！”號(hào)標(biāo)示。注意：當(dāng)X0和X1為OFF狀態(tài)時(shí)，上述兩指令不執(zhí)行。目標(biāo)元件的內(nèi)容不變化，除非另行指定。4.1.3 位元件1位元件和字元件只處理ON/OFF狀態(tài)的元件，例如X、Y、M和S，稱為位元件，其它處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的元件，例如T、C和D，稱為字元件。位元

7、件組合起來(lái)也可以處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。位元件組合由Kn加首元件號(hào)來(lái)表示。2位元件的組合位元件每4bit為一組合單元，KnM0中的n是組數(shù)，16bit數(shù)操作時(shí)為K1K4，32bit數(shù)操作時(shí)為K1K8。當(dāng)一個(gè)16bit的數(shù)據(jù)傳送到K1M0、K2M0或K3M0時(shí)，只傳送相應(yīng)的低bit數(shù)據(jù)，較高bit的數(shù)據(jù)不傳送。32bit數(shù)據(jù)傳送時(shí)也一樣。在進(jìn)行16bit數(shù)操作時(shí)，參與操作的位元件由K1、K2、K3來(lái)指定，高位（不足部分）均作0，這就意味著只能處理正數(shù)（符號(hào)位為0）。在處理32bit數(shù)操作時(shí)也一樣。由X4X13組成的2位BCD碼數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼送到D0。被組合的位元件號(hào)可以是任意的，但為避免混亂建議采用以0

8、結(jié)尾的元件（如X0、X10、X20···等）。注：字的指定與字串，以D1開(kāi)始的數(shù)據(jù)寄存器串即D1、D2、D3···，用位元件組合的字作為字串處理，其指定格式如下：K1X0 K1X4 K1X10 K1X14···，K2Y10 K2Y20 K2Y30···K3M0 K3M12 K3M24 K3M36···，K4S16 K4S32 K4S48···即元件每4個(gè)為一組連續(xù)編號(hào)。如果“K2Y0”用在32bit操作時(shí)，高16bi

9、t作“0”處理，要獲得32bit數(shù)據(jù)需要用“K8Y0”。4.1.4 變址寄存器（V、Z）變址寄存器在傳送比較指令中用來(lái)修改操作對(duì)象的元件號(hào)，其操作方式與普通數(shù)據(jù)寄存器一樣。表示操作對(duì)象： D·對(duì)定時(shí)器及計(jì)數(shù)器指其當(dāng)前值寄存器K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、Z上圖中表示從KnY到V、Z都可作為功能指令的目標(biāo)元件。在D·中的點(diǎn)（·）表示可以加入變址寄存器，對(duì)32bit指令，V作高16bit，Z為低16bit。32bit指令中用到變址寄存器時(shí)只需指定Z，這時(shí)Z就代表了V和Z。如上圖所示，因?yàn)镵10送到V，K20送到Z，所以（V）、(Z)的內(nèi)容分別為10、20。（

10、D5V）+(D15Z) (D40Z)就是 （D15）+(D35) (D60) V和Z可使編程簡(jiǎn)化。（D1,D0）+(D3,D2) (D25,D24)某些應(yīng)用會(huì)用到各種標(biāo)志，這些標(biāo)志在附錄中詳細(xì)列表說(shuō)明。例如：M8020：零標(biāo)志（Z） M8021：借位標(biāo)志（Br） M8022：進(jìn)位標(biāo)志（Cy） M8029：執(zhí)行完畢標(biāo)志（F）如果功能指令的語(yǔ)法或操作元件號(hào)有錯(cuò)誤（出錯(cuò)將在附錄中加以解釋），出錯(cuò)標(biāo)志M8067（E）將被置1.功能指令每次執(zhí)行時(shí)都會(huì)影響標(biāo)志的狀態(tài)（SET或RESET），而功能指令不執(zhí)行或出錯(cuò)時(shí)標(biāo)志狀態(tài)不受影響。許多功能指令都會(huì)影響標(biāo)志的狀態(tài)，編程時(shí)要多加小心。 4.2 程序流控制指令(

11、FNC00FNC09)4.2.1 條件跳轉(zhuǎn)指令表4-2 條件跳轉(zhuǎn)指令功能表CJ FNC00(P) (16)條件跳轉(zhuǎn)操作元件：指針P0P63 (允許變址修改) P63即END，無(wú)需再標(biāo)號(hào)。程序步數(shù)：CJ和CJ(P)······步標(biāo)號(hào)···步和CJ(P)指令用于跳過(guò)順序程序中的某一部分,這樣可以減少掃描時(shí)間,并使“雙線圈操作”成為可能。4.2.4 主程序結(jié)束指令表4-6 主程序結(jié)束指令表FEND FNC06主程序結(jié)束操作元件：無(wú)程序步數(shù)：1步FEND指令表示主程序結(jié)束，執(zhí)行到FEND指令時(shí)機(jī)器進(jìn)行輸出處理、輸

12、入處理、警戒時(shí)鐘刷新，完成以后返回到第0步。例1 設(shè)計(jì)一PLC控制程序控制3盞燈A、B、C，使之具有手動(dòng)和自動(dòng)功能，自動(dòng)時(shí)，每5秒起動(dòng)一盞。4.3 傳送和比較指令(FNC10FNC19)4.3.1 比較指令表4-9 比較指令表CMP FNC10(P)(16/32)比較操作元件：K、HKnxknYknmknsTCDV、ZXYMS程序步數(shù)：CMP和CMP（P）···2步 （DCMP和（D）CMP（P）···1步下面這段程序是將源S1·和S2·的數(shù)據(jù)比較，結(jié)果送到目標(biāo)D·中。這里源數(shù)據(jù)作代數(shù)比較（如102且所有

13、的源數(shù)據(jù)均作為二進(jìn)制數(shù)值處理。程序中M0、M1、M2根據(jù)比較的結(jié)果動(dòng)作。K100C20的當(dāng)前值時(shí)，M0接通；K100=C20的當(dāng)前值時(shí)，M1接通；K100C20的當(dāng)前值時(shí)，M2接通。當(dāng)執(zhí)行條件X0=OFF時(shí)，CMP指令不執(zhí)行，M0、M1、M2的狀態(tài)保持不變。注：(1) 一條CMP指令用到三個(gè)操作數(shù),如果只指定了一或二個(gè)操作數(shù),就會(huì)出錯(cuò)(出錯(cuò)碼：6503),防礙PC運(yùn)行。(2) 指定的操作元件超出上表范圍時(shí)出錯(cuò)(出錯(cuò)碼:6705).例如X、D、T或C被指定作目標(biāo)時(shí)就會(huì)出錯(cuò)。(3) 如果被指定為操作數(shù)(元件)的元件號(hào)超出允許范圍時(shí)出錯(cuò)(出錯(cuò)碼：6706).用變址修改參數(shù)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。(4)

14、 由于上述指定操作數(shù)出錯(cuò)時(shí),請(qǐng)參閱附錄。4.3.3 傳送指令表4-11 傳送指令表 MOV FNC12（P） （16/32）傳送操作元件：K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、Z程序步數(shù)：MOV和MOV（P）5步 （D）MOV和（D）MOV（P）9步源數(shù)據(jù)被傳送到指定目標(biāo)。如X0=OFF指令不執(zhí)行，數(shù)據(jù)保持不變。當(dāng)傳送指令執(zhí)行時(shí)，常數(shù)K100自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。4.4 四則運(yùn)算及邏輯運(yùn)算指令（FNC20FNC29）4.4.1 BIN加法指令表4-19 BIN加法指令表ADD FNC20(P) (16/32)BIN加法操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步數(shù)：ADD和ADD

15、（P）···7步 （D）ADD和（D）ADD（P）···13步 標(biāo) 志：M8020（零標(biāo)志），M8021（借位）；M8022（進(jìn)位）指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件。每個(gè)數(shù)據(jù)的最高bit作為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）。運(yùn)算總是代數(shù)運(yùn)算，如：5+（8）=3。如果運(yùn)算結(jié)果為0，則零標(biāo)志M8020置1。如果運(yùn)算結(jié)果超過(guò)32767（16bit運(yùn)算）或2147483647（32bit運(yùn)算），則進(jìn)位標(biāo)志M8022置1。如果運(yùn)算結(jié)果小于32767（16bit運(yùn)算）或2147483647（32bit運(yùn)算），則借位標(biāo)志M8022置1。

16、在32bit運(yùn)算中，用到字元件時(shí)，被指定的字元件是最低16bit元件，而其下一個(gè)元件即為最高16bit元件。為了避免重復(fù)使用某些元件，建議指定操作元件時(shí)用偶數(shù)元件號(hào)。源和目標(biāo)可以用相同的元件號(hào)，若源和目標(biāo)元件號(hào)相同而且采用連續(xù)執(zhí)行的ADD/（D）ADD指令時(shí)，加法的結(jié)果在每個(gè)掃描周期都會(huì)改變。上圖所示程序，每當(dāng)X1從OFF變?yōu)镺N時(shí)，D0的數(shù)據(jù)加1。這與INC（P）指令的執(zhí)行結(jié)果相似。其不同之處在執(zhí)行ADD指令時(shí)，零、借位、進(jìn)位標(biāo)志將按前述方法置位。4.4.2 BIN減法指令表4-20 BIN減法指令表SUD FNC20（P） （16/32）BIN減法操作元件：K、HKnxknYknMknST

17、CDV、Z程序步數(shù)：SUB和SUB（P）···7步 （D）SUB和（D）SUB（P）···13步標(biāo) 志：M8020（零標(biāo)志），M8021（借位）M8022（進(jìn)位）S1·指定的元件中的數(shù)減去S1·指定的元件中的數(shù)，結(jié)果送到D·指定的目標(biāo)中。運(yùn)算是二進(jìn)制代數(shù)法。例如：5（8）=13每個(gè)標(biāo)志的功能、32bit運(yùn)算的元件指定方法、連續(xù)執(zhí)行和脈沖執(zhí)行的區(qū)別等均與加法指令中的解釋相同。上圖所示的運(yùn)算與執(zhí)行（D）DEC（P）指令的運(yùn)算極其相似。區(qū)別僅在于用SUB指令時(shí)可得到標(biāo)志的狀態(tài)。4.4.3 BIN乘法指令表4-2

18、1 BIN乘法指令表MUL FNC32（P） （16/32）BIN乘法操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步數(shù)：MUL和MUL（P）···7步（D）MUL和（D）MUL（P）···13步116bit 運(yùn)算兩源的乘積以32bit形式送到指定目標(biāo)。低16bit在指定目標(biāo)元件，高16bit在下一個(gè)元件。若D0=8,D2=9，則上例中（D5,D4）=72最高bit是符號(hào)bit（0為正，1為負(fù)）。V不用于D·之中，對(duì)bit元件，可用K1K8來(lái)指定bit數(shù)。記住結(jié)果是32bit數(shù)，所以如圖K4指定bit數(shù)，則只能得到

19、乘積的低16bit。232bit運(yùn)算在32位運(yùn)算中，如用bit元件作目標(biāo)，則乘積只能得到低32bit，高32bit丟失，在這種情況下應(yīng)先將數(shù)據(jù)移入字元件再進(jìn)行運(yùn)算。用字元件時(shí)，不可能監(jiān)控這64bit數(shù)據(jù)的內(nèi)容。在這種情況下通過(guò)監(jiān)控結(jié)果的高32bit和低32bit并利用下式計(jì)算：64bit結(jié)果=（高32bit）×232+（低32bit）最高bit是符號(hào)bit，0為正，1為負(fù)。V和Z不能用于D·。4.4.4 BIN除法指令表4-22 BIN除法指令表DIY FNC23(P) (16/32)BIN除法操作元件：K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、Z*只有Z可用于16bit運(yùn)算

20、程序步數(shù)：DIY和DIY(P)7步 (D)DIY和(D)DIY(P)13步116bit運(yùn)算用S1·指令被除數(shù)，S2·指定除數(shù)，商送到目標(biāo)D·，余數(shù)在D·的下一個(gè)元件，V不可用于D·中。232bit運(yùn)算S1·指定的元件及其下一個(gè)元件組成被除數(shù)，S2·及其下一個(gè)元件組成除數(shù)，商和余數(shù)放在以D·開(kāi)始的4個(gè)連續(xù)元件中。V和Z不可用于D·中。注：（1）若除數(shù)為“0”則出錯(cuò)，該指令不執(zhí)行。（2）若bit元件被指定為目標(biāo)D·，則不能獲得余數(shù)。（3）商和余數(shù)的最高bit是符號(hào)bit。例2 設(shè)計(jì)一PLC程序，計(jì)算

21、（5×352+7×2124×577）/56的值，若余數(shù)大于28，A燈亮；若余數(shù)小于28，B燈亮；若余數(shù)等于28，C燈亮。4.4.5 加1和減1指令表4-23 加1和減1指令表INC FNC24（P）（16/32）（“！”）加1操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步數(shù)：INC、INC（P）DEC和DEC（P）···3步 （D）INC、（D）INC（P）、（D）DEC和（D）DEC（P）···5步DEC FNC25（P）（16/32）（“！”）減1上例中，每次X0由OFF變ON時(shí)，由D&#

22、183;指定的元件中的數(shù)增加1。如果不用脈沖指令，則每個(gè)掃描周期加1。在16bit運(yùn)算中，達(dá)到+32767再加1就變?yōu)?2768但標(biāo)志不動(dòng)作。32bit運(yùn)算時(shí)，+2147483647再加1就變?yōu)?147483648時(shí)，標(biāo)志也不動(dòng)作。上例中，每次X1由OFF變?yōu)镺N時(shí)，由D·指定的元件中的數(shù)減1。16bit運(yùn)算時(shí)，32768減1就變?yōu)?32767，但標(biāo)志不動(dòng)作。32bit運(yùn)算時(shí)，2147483648再減1就變?yōu)?2147483647，但標(biāo)志不動(dòng)作。計(jì)數(shù)器C0C9的當(dāng)前值轉(zhuǎn)換成BCD碼送到輸出K4Y0。Z由復(fù)位輸入X10清0。每次X110N時(shí)，C0C9的當(dāng)前值依次輸出。例3 用INC指令

23、設(shè)計(jì)一計(jì)數(shù)器，當(dāng)按下按鈕5次時(shí)，指示燈亮。4.5 循環(huán)移位指令4.5.3 移位（左/右）指令表4-28 移位（左/右）指令表SFTR FNC34（P）（16）(“!”)右移位操作元件：XYMS程序步數(shù)：SFTR，SFTR（P），SFTL，SFTL（P）···9步SFTR FNC35（P）（16）(“!”)左移位本指令使bit元件中的狀態(tài)向右/向左移位，由n1指定bit元件長(zhǎng)度，n2指定移位bit數(shù)(n2n11024用脈沖移位指令時(shí)，在執(zhí)行條件的上升沿到達(dá)時(shí)執(zhí)行。用連續(xù)移位指令時(shí)，當(dāng)執(zhí)行條件為ON時(shí)，每個(gè)掃描周期執(zhí)行一次。4.6 數(shù)據(jù)處理指令（FNC40FNC49）4.6.1 區(qū)間復(fù)位指令表4-32 區(qū)間復(fù)位指令表ZRST FNC40（P） （16）區(qū)間復(fù)位操作